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論文

Geological investigations using cosmic ray muons; A Trial to detect fault at the Mizunami Underground Research Laboratory

笹尾 英嗣; 鈴木 敬一*; 山田 信人*; 窪島 光志*

Proceedings of 12th SEGJ International Symposium (USB Flash Drive), 4 Pages, 2015/11

筆者らは瑞浪超深地層研究所において、宇宙線ミューオンを用いた断層の検出を試みた。同研究所の地質は上位の堆積岩と下位の花崗岩からなり、両者の境界は深度170mに位置する。幅の広い粘土変質帯を伴う断層が花崗岩中に垂直に分布する。本研究では測定装置を深度200mと300mの水平坑道に設置してミューオンを測定した。その結果から、花崗岩、断層、堆積岩の密度は、各々3.38, 2.88, 1.99g/cm$$^{3}$$と求められた。この値はこれまでに測定された密度よりも明らかに大きい。その相違の理由は不明であるが、花崗岩の密度を2.6g/cm$$^{3}$$として再計算すると、断層及び堆積岩の密度は2.2g/cm$$^{3}$$, 1.5g/cm$$^{3}$$と求められ、これまでに計測された値に一致した。このことから、宇宙線ミューオンを用いた探査は地質構造の検出に有効であると考えられる。

報告書

深度500m研究アクセス北坑道におけるボーリング調査報告書(13MI38号孔$$sim$$13MI44号孔)

長谷川 隆; 川本 康司; 山田 信人; 大貫 賢二; 大森 一秋; 竹内 竜史; 岩月 輝希; 佐藤 稔紀

JAEA-Technology 2015-011, 135 Pages, 2015/07

JAEA-Technology-2015-011.pdf:28.63MB
JAEA-Technology-2015-011-appendix(CD-ROM).zip:566.32MB

本報告書は、瑞浪超深地層研究所の深度500m研究アクセス北坑道におけるボーリング(13MI38号孔: 掘削長102.10mabh、13MI39号孔: 掘削長16.40mabh、13MI40号孔: 掘削長16.60mabh、13MI41号孔: 掘削長16.60mabh、13MI42号孔: 掘削長11.55mabh、13MI43号孔: 掘削長11.60mabh、13MI44号孔: 掘削長11.67mabh)の調査により得られた地質学的、水理学的、地球化学的データ(岩盤等級、湧水箇所、湧水量、湧水圧、透水係数等)と、各ボーリング孔に設置した観測装置(岩盤変位計、地下水の水圧・水質モニタリング装置)の概要を取りまとめたものである。

報告書

超深地層研究所計画, 瑞浪超深地層研究所; 研究坑道におけるボーリングデータ集(12MI27号孔$$sim$$14MI51号孔)

黒岩 弘*; 川本 康司; 山田 信人; 笹尾 英嗣

JAEA-Data/Code 2015-003, 108 Pages, 2015/06

JAEA-Data-Code-2015-003.pdf:10.4MB
JAEA-Data-Code-2015-003-appendix(CD-ROM).zip:1150.87MB

日本原子力研究開発機構では、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備」および「深地層における工学技術の基盤の整備」を第1段階から第3段階までを通した全体目標として定め、「第1段階:地表からの調査予測研究段階」、「第2段階:研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階:研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる計画である。本報告書は、2012年度から2014年度にかけて、瑞浪超深地層研究所の研究坑道において実施した20本のボーリング調査の掘削仕様、各種データの取得結果を取りまとめたものである。

報告書

超深地層研究所計画,年度報告書; 2013年度

濱 克宏; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 川本 康司; 山田 信人; 石橋 正祐紀; 村上 裕晃; 松岡 稔幸; 笹尾 英嗣; 真田 祐幸; et al.

JAEA-Review 2014-038, 137 Pages, 2014/12

JAEA-Review-2014-038.pdf:162.61MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2013年度は、第2段階および第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改定した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階および第3段階の調査研究のうち2013年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

報告書

深度500m研究アクセス南坑道における先行ボーリング調査報告書(12MI32号孔)

川本 康司; 黒岩 弘; 山田 信人; 大貫 賢二; 大森 一秋; 竹内 竜史; 尾方 伸久; 大森 将樹; 渡辺 和彦

JAEA-Technology 2014-011, 92 Pages, 2014/07

JAEA-Technology-2014-011.pdf:24.65MB
JAEA-Technology-2014-011-appendix(DVD).zip:331.54MB

本報告書は、深度500m研究アクセス南坑道における先行ボーリング(12MI32号孔)の調査結果を取りまとめたものである。調査では、地質学的,水理学的,地球化学的データを取得するとともに、地下水水圧の初期状態および坑道掘削時の変化の把握を目的に水圧モニタリング装置を設置した。調査の結果、中粒から粗粒の等粒状組織を示す黒雲母花崗岩が分布し、岩級はCM$$sim$$B級である。断層角礫を伴う小規模断層が48.90mabh付近に認められたが、当初モデルで推定していたS200_13断層およびIF_SB3_13_3断層は認められなかった。割れ目密度は、40.00$$sim$$80.00mabh区間で大きい。孔内湧水は78.83mabhで最大600L/minであった。透水係数は、湧水の少ない区間で2.0E-9$$sim$$1.5E-08m/sec、割れ目が集中し湧水量が多い区間で1.1E-05$$sim$$1.6E-05m/secの範囲であった。地下水の水質は、Na, Clに富む水質であった。

報告書

電磁法による地上物理探査; 総括報告書

長谷川 健; 山田 信人; 小出 馨

JAEA-Research 2014-004, 177 Pages, 2014/06

JAEA-Research-2014-004.pdf:36.19MB

広域地下水流動研究の一環として、平成9年から平成11年にかけて岐阜県東濃地域においてMT法とCSMT法を組み合わせた地上電磁探査を実施した。その後、花崗岩深部の調査へのMT法の適用性を検討する試験が実施されたが、この試験において当該地域におけるMT法調査の問題点が抽出されていた。これを受けて、当時取得した地上電磁探査データの品質を改めて確認したところ、ほとんどすべての測定点のデータに、JR東海中央本線や中部電力の瑞浪変電所および送電線に起因していると考えられる人工ノイズの混入が認められ、地上電磁探査の解析結果には問題があることが判明した。このような結果を招いた最大の要因は、調査対象地域の電磁界ノイズの特徴を精査することなく、データ取得の簡便性の観点から、高周波数テンソル式CSMT法システムを採用したことにある。すなわち、CSMT法やMT法を用いて地質構造調査を行う場合、特に直流で運行されている鉄道沿線や市街地近郊においては、事前に調査対象地域のノイズの状況を詳細に把握しておき、そのノイズに対処可能な探査システムの選定や、測定仕様の決定を行うことが極めて重要である。

報告書

深度500m研究アクセス北坑道における先行ボーリング調査報告書(12MI27号孔, 12MI33号孔)

露口 耕治; 黒岩 弘; 川本 康司; 山田 信人; 大貫 賢二; 岩月 輝希; 竹内 竜史; 尾方 伸久; 須藤 正大; 見掛 信一郎

JAEA-Technology 2013-044, 89 Pages, 2014/02

JAEA-Technology-2013-044.pdf:11.09MB
JAEA-Technology-2013-044-appendix(CD-ROM).zip:316.8MB

本報告書は、深度500m研究アクセス北坑道における先行ボーリング(12MI27号孔, 12MI33号孔)の調査結果を取りまとめたものである。調査では、地質学的,水理学的,地球化学的データを取得するとともに、12MI33号孔では第3段階の再冠水試験のための地下水の水圧・水質モニタリング装置を設置した。調査の結果、割れ目の少ない中粒から粗粒の等粒状組織を示す黒雲母花崗岩が分布し、岩級はCH$$sim$$B級である。また、12MI33号孔では当初モデルで推定していなかった断層ガウジを伴う小規模断層が認められた。主立坑断層に近い12MI27号孔での割れ目密度は、12MI33号孔に比べ大きくなる傾向がある。孔内湧水は両孔ともに少ない。透水係数は、非変質帯で湧水量が少ない区間で4.8E-10$$sim$$6.1E-09m/sec、非変質帯で湧水量が多い区間で1.1E-07$$sim$$2.7E-07m/secの範囲であった。地下水の水質は、Na, Clに富む水質であった。

報告書

ヘリコプターを用いた空中物理探査データの再解析

長谷川 健; 山田 信人; 遠藤 令誕*; 小出 馨

JAEA-Research 2013-028, 83 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-028.pdf:18.29MB

花崗岩分布域における空中物理探査の適用性を評価するために、平成9年から平成11年にかけて岐阜県東濃地域の花崗岩分布域を対象にヘリコプターを用いた空中物理探査(空中電磁探査,空中磁気探査,空中$$gamma$$線探査)が実施された。今回、当時取得したデータを再解析し、以下の結果を得た。(1)空中電磁探査; 見掛比抵抗の新たな計算方法を考案しデータの再処理を行った。その結果、それぞれの岩石の比抵抗に応じた見掛比抵抗を計算することが可能となり、その値を用いて作成した見掛比抵抗コンター図から、花崗岩体の深度の変化を明瞭に読み取ることができた。(2)空中磁気探査; 当該地域の花崗岩の磁化率は岩体全体で均一ではなく、磁化率の観点から花崗岩はおよそ五つの部分に区分可能であることがわかった。また、カラー陰影図は磁気異常の定性解析に有効であることがわかった。(3)空中$$gamma$$線探査; $$gamma$$線の局所異常を示す地点を新たに抽出した。抽出された異常点は開口性の断裂を反映しているのではなく、花崗岩の露頭あるいはウラン鉱床の露頭を反映している可能性が高いことが推論された。今回の解析結果から、ヘリコプターを用いた空中物理探査が地表での調査計画の立案に必要な多くの情報を提供可能であることが再確認された。

報告書

研究坑道の掘削工事振動を利用した逆VSP探査

松岡 稔幸; 程塚 保行*; 山田 信人

JAEA-Research 2012-028, 70 Pages, 2012/11

JAEA-Research-2012-028.pdf:19.33MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学研究ユニットが進めている超深地層研究所計画の第2段階の調査研究の一環として、地下構造物周辺の地質構造を三次元的に把握する技術の整備を目的とした、瑞浪超深地層研究所の研究坑道の掘削工事に伴う振動を利用した逆VSP探査を実施している。本報告書では、取得した坑道の掘削工事に伴う振動を利用した逆VSP探査データに対して、複数の手法によるデータ処理・解析を適用し、本探査手法の適用性について検討した。その結果、適用した複数のデータ処理・解析手法(VSP-CDP変換,VSPマイグレーション,IP変換法,地震波干渉法)から、研究坑道周辺における堆積岩と花崗岩の不整合面などの水平方向に分布する地質構造や高角度傾斜の断層を抽出することができた。地下構造物周辺の地質構造を三次元的に把握するうえでは、坑道の掘削工事に伴うさまざまな振動を利用し、複数のデータ処理・解析手法を適用することが効果的であることが示された。

論文

花崗岩を対象とした立坑掘削工事振動を利用した物理探査技術の開発; 地震波干渉法の適用

程塚 保行; 松岡 稔幸; 鶴田 忠彦; 山田 信人*; 石垣 孝一*; 山口 伸治*

社団法人物理探査学会第119回(平成20年度秋季)学術講演会講演論文集, p.61 - 64, 2008/10

地震波干渉法は、地表に設置された受振器群で地中からの振動を透過波として測定し、それらの相互相関処理を行うことにより、地上の反射法地震探査を実施した場合と同じ記録を取得することができる近年注目されている手法である。本手法は、地上の反射法地震探査のように測線上に等間隔で規則的な震源を必要とせず、従来の探査手法ではノイズとされていた微弱な振動を信号として利用することが可能であることから、震源の制約から地上において十分に反射法地震探査を実施できないケースの補完手法としての利用が期待できる。また、逆VSPの測定に利用すれば逆VSP反射断面の可視化領域(通常、受振器の孔口からの最大オフセット距離の半分)を通常の反射法地震探査断面の領域に広げることができる。そこで、本報では、現在、瑞浪超深地層地層研究所の建設工事に合わせて実施している逆VSP探査測線を利用して、建設工事で発生するさまざまな振動についてデータ取得を行い、各振動(震源)の反射イメージングの有効性について検討を行った。その結果、地震波干渉法を立坑の掘削工事振動を利用して実施する際には、ボーリング掘削振動と発破振動の利用が有効であり、それらを複数深度に渡って測定し利用することが最も効果的であることを確認した。

論文

花崗岩を対象とした立坑掘削工事振動を利用した物理探査技術の開発; 逆VSP探査の適用

松岡 稔幸; 程塚 保行; 鶴田 忠彦; 石垣 孝一*; 山田 信人*; 山口 伸治*

社団法人物理探査学会第119回(平成20年度秋季)学術講演会講演論文集, p.65 - 67, 2008/10

地上反射法地震探査や通常のVSP探査等の地上発振型の探査においては、社会的・環境的な要請から特に震源の選択において制約が生じ理想的な探査を実施できないケースが少なくない。一方、「孔内発振-地上受振」型のボーリング孔を利用した逆VSP探査では、地上で震源を必要としないことから地上における測定レイアウトに関する制約は小さくなるものの、ボーリング孔壁の崩壊を避ける必要性などから、孔内における震源の規模が制約されるため、精度の高いデータ取得を行うには限界がある。瑞浪超深地層研究所のように地下に構造物を設置する場合には、掘削工事等に伴う振動を震源として利用することにより、前述の2つの課題の制約を受けることなく、精度の高い探査の実施を期待することができる。そこで、地下構造物周辺の地質構造を三次元的に把握する手法の開発を目的として、立坑掘削工事振動を利用した逆VSP探査を実施した。その結果、既存の反射法地震探査と同様に、逆VSP探査においても堆積岩中及び花崗岩上面などに対応した明瞭な反射イベントを抽出することができ、地質構造を推定できることが確認された。このことから、逆VSP探査は、制約を受けることの多い地上の反射法地震探査を補完し(特に未調査領域やより深部の地質構造に関する情報の補完)、地下の構造物周辺における地質構造を三次元的に把握するうえで有効な手法であると考えられる。

論文

長時間測定の微動を用いた地震波干渉法

山田 信人*; 石垣 孝一*; 山口 伸治*; 成田 憲文*; 松岡 稔幸; 程塚 保行; 松岡 俊文*

社団法人物理探査学会第117回(平成19年度秋季)学術講演会講演論文集, p.146 - 148, 2007/10

地震波干渉法は、地表に設置された受振器群で地中からの雑信号を透過波として測定し、それらの相互相関処理を行うことにより、ある受振器を震源とした合成波形記録を、全受振点において得る手法である。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、これまでに同研究所内の立抗掘削時の発破信号を利用した地震波干渉法を行い、同測線で実施された既存の反射法地震探査と整合的な結果が得られた。本研究では、長時間取得した微動記録に地震波干渉法を適用した。

口頭

花崗岩地域における立坑掘削発破振動を利用した逆VSP探査

松岡 稔幸; 山田 信人

no journal, , 

地下構造物周辺における断層や割れ目帯などの地質学的な不連続構造の三次元分布を把握する技術の整備を目的に、瑞浪超深地層研究所の立坑掘削発破振動を利用した逆VSP探査を実施した。その結果、VSP-CDPマッピングによる重合時間断面において、堆積岩と花崗岩の不整合面の分布や花崗岩内における割れ目帯などの分布をおおむね反映していると考えられる結果が得られるとともに、IP変換による三次元のIP中点マッピングにより、通常の反射法地震探査では抽出が難しい高角度の断層を抽出することができた。

口頭

研究坑道を利用した花崗岩体における逆VSP探査

山田 信人; 松岡 稔幸; 石垣 孝一*; 金澤 洋平*; 徳安 真吾*; 中原 純一*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、断層や割れ目帯などの不連続構造の位置を把握することは重要な課題の一つである。これら不連続構造の三次元分布を把握する技術の整備を目的に、瑞浪超深地層研究所の水平坑道に探査測線および発破震源を配置した逆VSP探査を実施した。その結果、VSPマイグレーションおよびIP中点プロットの断面において、通常の反射法地震探査では抽出が難しい高角度の断層と考えられる構造を抽出することができた。また、推定された地質構造の位置は音波検層の結果と整合的であった。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

笹尾 英嗣; 山田 信人; 黒岩 弘; 窪島 光志; 川本 康司; 石橋 正祐紀; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 村上 裕晃

no journal, , 

超深地層研究所計画では、地質構造の三次元分布の把握のための調査・評価の技術基盤の整備を目標の一つとして、「第1段階で構築したサイトスケールの地質構造モデルの妥当性の確認」、「坑道周辺に着目したブロックスケールの地質構造モデルの構築」、「坑道掘削時の地質調査手法・技術の整備」を課題として調査研究を進めている。2012年度は、研究坑道の掘削に伴う研究段階(第2段階)及び研究坑道を利用した調査研究段階(第3段階)として、壁面地質調査、物理探査及び調査範囲における地質・地質構造の三次元分布の把握を行い、サイトスケール及びブロックスケールの地質構造モデルの更新を実施した。本研究では、深度500m坑道での先行ボーリング調査及び坑道掘削時の調査に基づく地質構造モデルの検討結果と、坑道掘削時の地質調査手法・技術の整備のうち、逆VSP探査の結果を報告する。

口頭

ミュー粒子を利用した地質構造の探査手法開発; 瑞浪超深地層研究所の地下坑道における試み

山田 信人; 笹尾 英嗣; 窪島 光志*; 鈴木 敬一*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構と川崎地質は、両者の共同研究として、瑞浪超深地層研究所の研究坑道を利用し、断層等の地質構造の検出を目的としたミュー粒子測定を実施している。本研究では、地下坑道にミュー粒子の検出器を設置し、ミュー粒子を用いた探査手法の地質構造推定手法としての適用性評価を行う。2013年11月から2014年8月までに得られたデータを用いて坑道周辺の密度構造を推定したところ、深度300mの花崗岩中に設置された坑道においても、データ解析に必要な量のミュー粒子を取得できることがわかった。

口頭

瑞浪超深地層研究所における花崗岩を対象とした地中レーダ探査

山田 信人; 鈴木 敬一*; 金沢 淳*; 柘植 孝*

no journal, , 

地下坑道の周辺に存在する割れ目位置の把握は、高レベル放射性廃棄物の地層処分において重要である。ところが、ボーリング調査などの地質調査のみではその分布を十分に把握することは難しい。そこで、瑞浪超深地層研究所の周辺地質が花崗岩である地下坑道で地中レーダ探査を実施し、坑道周辺の割れ目分布の把握を試みた。その結果、地中レーダ探査を用いて割れ目分布を把握できることが分かった。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

石橋 正祐紀; 川本 康司; 笹尾 英嗣; 村上 裕晃; 山田 信人

no journal, , 

超深地層研究所計画では、地質構造の三次元分布の把握のための調査・評価の技術基盤の整備を目標の一つとして、「第1段階で構築したサイトスケールの地質構造モデルの妥当性の確認」、「坑道周辺に着目したブロックスケールの地質構造モデルの構築」、「坑道掘削時の地質調査手法・技術の整備」を課題として調査研究を進めている。2013年度は、研究坑道の掘削に伴う研究段階(第2段階)及び研究坑道を利用した調査研究段階(第3段階)として、壁面地質調査、物理探査結果の再解析・再解釈等を行い、サイトスケール及びブロックスケールの地質構造モデルの構築及び更新に向けた検討を実施した。本研究では、深度500m坑道での壁面地質調査結果、既存の物理探査結果の再解析結果及び割れ目ネットワークモデルを用いた調査手法に関する検討結果を報告する。

口頭

川崎地質株式会社と原子力機構の共同研究; ミュー粒子を利用した深部地質構造探査手法の開発

山田 信人; 笹尾 英嗣; 鈴木 敬一*; 窪島 光志*; 金沢 淳*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構と川崎地質は、両者の共同研究として、瑞浪超深地層研究所の研究坑道を利用し、断層等の地質構造の検出を目的としたミュー粒子測定を実施している。本研究では、地下坑道にミュー粒子の検出器を設置し、ミュー粒子を用いた探査手法の地質構造推定手法としての適用性評価を行う。2013年11月から2014年8月までに得られたデータを用いて坑道周辺の密度構造を推定したところ、深度300mの花崗岩中に設置された坑道においても、データ解析に必要な量のミュー粒子を取得できることがわかった。

口頭

川崎地質株式会社と日本原子力研究開発機構の共同研究; ミュー粒子を利用した深部地質構造探査手法の開発

笹尾 英嗣; 山田 信人*; 鈴木 敬一*; 窪島 光志*

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所において、宇宙線ミューオンを用いた断層の検出を試みた。同研究所の地質は上位の堆積岩と下位の花崗岩からなり、両者の境界は深度約170mに位置する。幅の広い粘土変質帯を伴う断層が花崗岩中に垂直に分布する。本研究では測定装置を深度200mと300mの水平坑道に設置してミューオンを測定した。その結果から、花崗岩, 断層部, 堆積岩の密度は、各々3.38, 2.88, 1.99g/cm$$^{3}$$と求められた。この値はこれまでに測定された密度よりも明らかに大きい。その相違の理由は不明であるが、花崗岩の密度を2.6g/cm$$^{3}$$として再計算すると、断層部及び堆積岩の密度は2.2g/cm$$^{3}$$, 1.5g/cm$$^{3}$$と求められ、これまでに計測された値に一致した。このことから、ミュー粒子を利用した地質構造探査技術の開発に向けた検討を行い、絶対値の計測には問題があるものの、岩相ごとの密度比を把握することができることを確認した。

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